Geschwindigkeit in einem Kupferkabel

[w_fuchs]

Hi!

Wie schnell ist ein einfaches elektron in einem 4m² Kupferkabel?

Annähernd c, Hälfte von c, Viertel c, oder...?

Danke!

[mudjumper]

Das einzelne Elektron ist nur mit einigen mm/s unterwegs (in Metallen), die Bewegung der Elektronen im gesamten Leiter pflanzt sich aber mit Lichtgeschwindigkeit fort.

Ist in etwa vorstellbar mit einer Wasserwelle, die flott unterwegs ist, während die einzelnen Tropfen (oder Moleküle) wesentlich langsamer weiterkommen.

Die effektive Geschwindigkeit ist vom Querschnitt des Leiters, dem Material und der Stromstärke abhängig.

[Christoph]

Hallo w_fuchs,
wie mudjumper schreibt, wenige mm/s. Die Elektronen geben ihre Bewegungsenergie durch Impuls weiter, wie das Spiel mit den Kugeln die in einer Reihe hängen. Jedes Elektron bewegt sich nur eine kurze Strecke, der Impuls wird aber sehr schnell weitergegeben, wie Kugel in einem Rohr.
Siehe dazu:
http://magnet.atp.tuwien.ac.at/ts/fhpw/em_ue.pdf
http://www.kopfball-online.de/experi...p011118_b.html

lG
Christoph

[franznovak]

Aus meinem von Mäusen zerfressenem HTL-Handschmierskript (kurzgefasst):

13. Elektronenbewegung in metal. Leitern:

Im festen Zustand liegt ein Kristallgitter vor, wobei die Valenzelektronen VE (Elektronen der äußersten Schale) im Gitter mehr oder weniger frei beweglich sind. (Cu=1 VE, Au=3 VE)
Bei angelegter elektr. Spg. (=Potentialdifferenz) bewegen sich diese (VE) mit der Drifftgeschwingigkeit vorwärts (zum Pluspol).

Berechnung der Drifftgeschwindigkeit:

allgemein: v = J / k
Kupfer Cu: v = J / 13,6
Aluminium Au: v = J / 29

Einheiten:
v...Geschwindigkeit [mm/s]
J...Stromdichte [A/mm²] J=I/A
k...Konstante [As/mm³]
I...Strom [A]
A...Leiterquerschnitt [mm²]

ps: Die Impulsqeschwindigkeit (Einschaltgeschwindigkeit) für t->0 (t..Zeit) ist nahe der Lichtgeschwindigkeit (3*10^8 m/s).
ps2: Vielleicht findest ein paar Uni Skripten, wo genauer differenziert wird...

[franznovak]

Im Anhang befindet die Herleitung des ohmschen Gesetzes über die geometrischen Abmessungen, Elektronengeschwindigkeit, Elektronenbeweglichkeit und das elektr. Feld (in Metallen).


Folgende Zusammenhänge sind hieraus erkennbar:

v = b*E wobei E = U/l


J = {roh}*E = 1/{gamma}*E wobei {gamma} = 1/{roh}

{roh} = e*Ne*b = e*Ne*v/E

J = e*Ne*b*E = e*Ne*v

-> v = J/(e*Ne) = I/(e*Ne*A)

v= J / k = I / k*A

v....Driftgeschwindigkeit der Elektronen [m/s]
b....Elektronenbeweglichkeit [m²/(V*s)] bzw. [A*s²/kg]
E....elektr. Feldstäke [V/m] bzw. [kg*m/(A*s³)]
U....elektr. Spannung [V] bzw. [kg*m²/(A*s³)]
l.....Leiterlänge [m]
J....elektr. Stromdischte (J=I/A) [A/m²]
{roh}...elektr. Leitfähigkeit [A/(V*m)] bzw. [A²*s³/(kg*m³)]
{gamma}...spezifischer elektr. Widerstand [V*m/A] bzw. [kg*m³/(A²*s³)]
e....Elementarladung des Elektrons, e=1,602*10^-19 As
Ne...Anzahl der Elektronen pro Volumseinheit [1/m³]
I....elektr. Strom [A]
A....Querschnittsfläche des Leiters [m²]
k....Materialkonstante (k=e*Ne) [As/m³]
{}...griechische Buchstaben

[w_fuchs]

Wow, danke!

Andere Frage die Dich, Franz Novak bzw. deine "Sprüche" nach Deinem Posting betreffen:

Warum legst du soviel Wert darauf, dass die Welt um uns herum erschaffen wurde und die (gottlose) EvolutionsTHEORIE (!) falsch ist?

Würd mich interessieren!

[Stona]

Original geschrieben von mudjumper
die Bewegung der Elektronen im gesamten Leiter pflanzt sich aber mit Lichtgeschwindigkeit fort.

im kupfer wars glaub ich 2/3 c

[Tarjan]

Original geschrieben von w_fuchs
Wow, danke!

Andere Frage die Dich, Franz Novak bzw. deine "Sprüche" nach Deinem Posting betreffen:

Warum legst du soviel Wert darauf, dass die Welt um uns herum erschaffen wurde und die (gottlose) EvolutionsTHEORIE (!) falsch ist?

Würd mich interessieren!

siehst du hier nach: http://www.wcm.at/forum/showthread.p...hreadid=103118